מעבדה גיאוטכנית וביסוס המבנה

סקרי קרקע הכרחיים לשלבים מוקדמים של פרויקטים בתחום הבניה והפיתוח הסביבתי, סלילת כבישים, מנהור גשרים ופרויקטים שונים בתחום הנדסת המבנה –בסקרי הקרקע מבצעים בהתאם לדרישת המזמין.

סקרי הקרקע יכולים לכלול קידוחי ניסיון קידוחי מבנה, קידוחי גלילי אספלט, בורות ניסיון, בורות גישוש, בורות חילחול, קידוחי פיזאומטר, אינקלינומטרים, קידוחים לצורך בדיקות סייסמיות.

מטרת סקרי הקרקע הינה מתן תיאור ואפיון של תוואי הקרקע לעומק הנדרש ולמעשה התוצר הינו "לוג" המאפיין את סוגי קרקעות שונים לעומק תת הקרקע הנבדק, כאמור השירות ניתן בהתאם לדרישות יועצי קרקע והצורך התיכנוני בפרויקטים.

המעבדה הגיאוטכנית מבצעת גם בדיקות בתשתיות ומבנים קיימים לצורך ניתוח ואנליזה של מקרים בעייתיים.

כאמור, התוצר העיקרי המתקבל ע"י המעבדה ללקוח הינו לוג הקידוח/ בור שזהו למעשה מסמך המאפיין את חתך הקרקע הנבדק. הלוג מכיל אפיון ליתולוגי של שכבות הקרקע שנמצאו במהלך הקידוח. או במילים פשוטות יותר – הלוג מתאר את מעברי שכבות הקרקע לעומק הקידוח/ הבור.

כחלק מעבודתו, הגיאולוג המבצע פיקוח בשטח, דוגם בצורה מבוקרת ומשמרת בצורה טבעית ככל הניתן מדגמי קרקע וסלע ומוביל אותם למעבדה לצורך ביצוע בדיקות מעבדה.

לצורך השלמת מידע אופטימלית לאפיון שכבות הקרקע המתגלות בקידוח נדרש לעיתים קרובות לבצע בדיקות אנליטיות במעבדה, יועצי קרקע דורשים בהתאם לאופי הפרויקט ולסוגי המדגמים שנלקחו, סדרת בדיקות שמדייקת את האפיון שבוצע בשדה. במקרים רבים נדרשות גם בדיקות גיאוטכניות מורכבות, כל הבדיקות הגיאוטכניות לרבות הבדיקות המיוחדות הן המומחיות של המעבדה ומבוצעות תחת הסמכה של הרשות להסמכת מעבדות.

במעבדה מגוון רחב של בדיקות שדה, המבוצעות באתרי העבודה.

להלן חלק מהבדיקות אותן מבצעת מעבדות איזוטסט:

1. בדיקת SPT  – בדיקה הבוצעת לעומק הקידוח באמצעות מכונת הקידוח, ומטרתה קביעת קשיחות וחוזק הקרקע. צינור המדגם מורד לתחתית הקידוח ובעזרת פטיש הSPT שעל מכונת הקידוח מבצעים הפלות במרחק נפילה קבוע. סופרים מספר הפלות של ה- SPT עד להגעה לעומק 15 ס"מ ולאחר מכן ספירה מחודשת של מכות הפטיש לכל 15 ס"מ עד לעומק של 45 ס"מ. תוצאות SPT תלויה בסוג הקרקע ובצפיפותה וכך הבדיקה למעשה מספקת גם אינדיקציה לאפיון סוגי הקרקע השונים. כמות הבדיקות והמרחק לאורך הקדח נקבע בהתאם להנחיית יועצי הקרקע.
2. בדיקת מכנף גזירה VT–  תהליך הבודק מכאנית קרקעות החרסיתיות פלסטיות בעזרת ציוד מכונף ומד מומנט ובעזרת הבדיקה ניתן להעריך את חוזק הגזירה של הקרקע.
3. בדיקת פרסיומטר– בדיקה מיותדת המבוצעת עם מכשיר ייעודי אנלוגי, המודד לחצים. מורידים לקידוח גשש גלילי (פרוב) מבצעים ניפוח של הגשש באופן מבוקר וכך מעמיסים את הקרקע אופקית עד הגעה לכשל, מתבצע חישוב מודל הפרסיומטר ולחץ הכניעה של הקרקע. ערכים אלו משמשים לצרכי ביסוס ועל ידם ניתן להעריך את תכונות החוזק והצפיפות של הקרקע. ע"פ תקן ASTM – D -4719.
4. דקר דרום אפריקאי- השיטה מבוססת על מחקרים שנעשו בארץ ובחו"ל, על התנגדות להחדרת מוט שבקצהו קונוס, תוך כדי הפלה ידנית של משקולת סטנדרטית. עומק החדירה של המוט מתורגם לערכי CBR ע"פ תקן ASTM-D-6951

כמובן שהמעבדה מבצעת בדיקות נוספות כגון:

• חדירות מים בשדה
• חרוט חול לקביעת צפיפות שדה
• צפיפות מבלתי מופר

כחלק מהבדיקות השוטפות של המעבדה, מעבדות איזוטסט מבצעת תחת המעבדה הגיאוטכנית , בין היתר, את הבדיקות הבאות:

1. גזירה ישירה- בבדיקה זו מודדים את ההתנגדות לגזירת מדגם קרקע לאורך מישור תזוזה אופקי באמצעות תזוזה של תא הגזירה. לקבלת זוית החיכוך והקוהזיה יש צרוך לבצע בדיקה לשלושה מדגמים כאשר על כל מדגם מופעל עומס אנכי שונה, ניתוח התוצאות וההתנגדות לגזירה נקבעת זוית החיכוך המקסימלית לכשל ונקבע ערך הקוהזיה של הקרקע הנבדקת. בדיקה מבוצעת על חומרים בלתי מופרים ועל מדגמים מופרים המהודקים במעבדה לפי הנחיות המזמין. מבוצע בהסמכה  ע"פ תק ASTM D – 3080.
2. גזירה מרחבית–  בדיקה זו קובעים את החוזק ואת יחסי מאמץ –עיבור באמצעות מעגלי מוהר עבור מדגמי קרקע גלילים במצב בלתי מופר או מהודק.הבדיקה מתבצעת בתאי בדיקה טריאקסיאלים מיוחדים, מבוצע על שלושה מדגמים כאשר כל מדגם עובר הרוויה, קונסולידציה איזוטרופית, כאשר על כל מדגם מופעל לחץ היקפי שונה, ולאחר מכן המדגם נגזר בלחיצה, עם או ללא ניקוז תוך כדי מדידת לחץ מי נקבובים.
   בדיקה זו מספקת נתונים לקביעת תכונות חוזק ודפורמציה של קרקעות. בודקים 3 מדגמים בלחצי קונסולידציה שונים, וזאת על מנת להגדיר את מעטפת החוזק. הבדיקה מאפשרת חישוב של מאמצים טוטאליים ואפקטיביים ולחצי מי נקבובים תחת העמסה צירית.
   המעבדה מבצעת את כלל סוגי בדיקות הגזירה המרחבית CD,CU,UU על פי תקנים: ASTM D 4767 , ASTM D 2850.
3. קונסולידציה– בבדיקה המבוצעת בעיקר לקרקעות חרסיתיות, אך לא רק, עבור קרקעות חוליות גרנולריות ניתן לבצע בדיקת אודומטר. בבדיקה זו נבחנים קצב ועוצמת הקונסולידציה (=אישוש) של מדגם קרקע מרוסן אופקית ומנוקז חד צירית. המדגם נתון להעמסה חד צירית מבוקרת, ההעמסה מתבצעת בשלבים בכל עומס מגיעים לקונסולידציה מירבית וממשיכים להעמיס, בסיום ההעמסה מבצעים שלבים של פריקת עומס ובחינה של התנהגות הקרקע בהסרת העומס. תקן ASTM D-2435.
4. בדיקת מייט – הינה בדיקת פוטנציאל התמוטטות חד צירית של קרקעות במכשיר קונסולידציה. ע"פ תקן ASTM-D-5333.
5. שיעור ולחץ תפיחה– בדיקת לחץ תפיחה המשערת את הלחץ בו קרקע חרסיתית רוויה לא תצליח לתפוח, מעמיסים את הדוגמא עד להתייצבות ומניעת תפיחה חד צירית בתא מרוסן אופקית (טבעת בדיקה) וללא הגעה למצב של צמצום והקטנת נפח הדוגמא. בדיקת שיעור תפיחה בומן את יכולת התפיחה של הקרקע תחת עומס חד צירי מבוקר בתא מרוסן אופקית.
6. בקיעה ברזילאנית- בדיקה זו באה להדריך כיצד להכין ולבצע בדיקה לחוזק מתיחה לא ישירה, בדיקת חוזק הבקיעה נעשית ע"י לחיצת דיסקת סלע במכבש עד לשבירת המדגם. הבדיקה מאפשרת חישוב מאמץ מתיחה של סלע בצורה בלתי ישירה. ע"פ תקן ASTM-D-3967.
7. חוזק בלא כלוא קרקע וסלע- קביעת חוזק לחיצה עבור מדגם קרקע בלתי מופר או עבור מדגם סלע. בבדיקה זו מבצעים לחיצה חד צירית של המדגם כאשר המדגם מונח ע"ג מכבש ללא לחץ צידי, במהלך הבדיקה מודדים את הלחץ המופעל על המדגם עד לנקודת הכשל בה המדגם נשבר, תוצאת הבדיקה מגדירה את העומס המירבי שניתן להפעיל על המדגם עד שיגיע לכשל, וניתן ויזואלית לבחון את מישור הכשל.
8. בדיקות אינדיקטיביות- לאפיון וקביעת סוג הקרקע. סט בדיקות הכולל: בדיקת תכולת רטיבות טבעית, בדיקת דירוג מכאני של קרקע, שטיפה נפה #200, בדיקת גבולות אטרברג (גבול נזילות, גבול פלסטיות ואינדקס פלסטיות), תפיחה חופשית במשורה, בדירת שווה ערך חול. בדיקות אלו נחוצות לקביעת סוג הקרקע לפי שיטת המיון האחידה ולפי שיטת AASHTO.
9. בדיקת תכולת חומר אורגני- בדיקה המתבצעת עבור קרקעות שונות לקביעת תכולת החומר אורגני שהקרקע מכילה, הבדיקה מבוצעת בתנור בעירה מיוחד המגיע לטמפרטורה של 440 מעלות צלזיוס. התוצאה המתקבלת הינה אחוז החומר האורגני שנשרף בתנור הבעירה.
10. בדיקת דירוג וחילחול עבור חול למגרשי ספורט- בדיקה המבוצעת באופן בלעדי במעבדה הגיאוטכנית של איזוטסט, שימוש במערכת נפות מיוחדת לפי התקן האוסטרלי, כמו כן בדיקת חלחול במתקן ייעודי שפותח במעבדה לצורך בדיקת חילחול מים ברוויה לחול לפי תקן האוסטרלי ו  SDTMעבור מגרשי ספורט.
11. עמידות של מדגמי סלע לשחיקה במים– הבדיקה נועדה להעריך את העמידות של מדגמי סלע לשחיקה. מדגמי הסלע מוכנסים לתוף העשוי רשת ברזל המסתובב בקצב קבוע במיכל מים. תוך כדי הסיבוב מדגמי הסלע נשחקים ושברי הסלע עוברים דרך הרשת למיכל המים. בסיום הבדיקה מחשבים את העמידות לשחיקה של הסלע כאחוז משקל המדגם היבש לאחר שני מחזורי הרטבה סיבוב וייבוש ביחס למשקל יבש התחלתי.
12. חדירות למים של קרקעות – בדיקת חדירות מבוצעת במגוון שיטות ולפי תקנים שונים לפי דרישת המזמין ולפי התאמה לסוג הקרקע. יש מספר שיטות ומספר מתקנים שונים לביצוע הבדיקה. תוצאת הבדיקה הינה מהירות מעבר המים בדוגמא בתנאי הבדיקה. המעבדה מבצעת בדיקה בתא עם לחץ מרחבי, בעומד קבוע, או בעומד משתנה, בתא חלחול יעודי לקרקעות גרנולריות ועוד, בהתאם לדרישה ולצורך.